Överexponering förvrängde vetenskapen om spegelneuroner | Quanta Magazine

Sommaren 1991, neurovetaren Vittorio Gallese studerade hur rörelse representeras i hjärnan när han märkte något konstigt. Han och hans forskningsrådgivare, Giacomo Rizzolatti, vid universitetet i Parma spårade vilka neuroner som blev aktiva när apor interagerade med vissa föremål. Som forskarna hade observerat tidigare, sköt samma nervceller när aporna antingen lade märke till föremålen eller plockade upp dem.

Men sedan gjorde neuronerna något som forskarna inte förväntade sig. Innan experimentets formella start tog Gallese tag i föremålen för att visa dem för en apa. I det ögonblicket spetsade aktiviteten i samma nervceller som hade avfyrat när apan fattade föremålen. Det var första gången någon hade observerat neuroner koda information för både en åtgärd och en annan individ som utför den åtgärden.

Dessa neuroner påminde forskarna om en spegel: handlingar som aporna observerade reflekterades i deras hjärnor genom dessa märkliga motorceller. 1992, Gallese och Rizzolatti först beskrivna cellerna i journalen Experimentell hjärnforskning och sedan i 1996 döpt dem "spegelneuroner" i Hjärna.

Forskarna visste att de hade hittat något intressant, men ingenting kunde ha förberett dem på hur resten av världen skulle reagera. Inom 10 år efter upptäckten hade idén om en spegelneuron blivit det sällsynta neurovetenskapliga konceptet för att fånga allmänhetens fantasi. Från 2002 till 2009 anslöt sig forskare från olika discipliner till vetenskapspopulärare för att sensationalisera dessa celler och tillskriva dem fler egenskaper för att förklara sådana komplexa mänskliga beteenden as empati, altruism, lärande, imitation, autism och tal.

Sedan, nästan lika snabbt som spegelneuronerna fångade, smög sig vetenskapliga tvivel om deras förklaringskraft. Inom några år arkiverades dessa kändisceller i lådan med överutlovade, underlevererade upptäckter.

Ändå står de ursprungliga experimentella resultaten fortfarande kvar. Neuroner i den premotoriska cortex och relaterade hjärnområden speglar beteenden. Även om de inte på ett bekvämt sätt förklarar stora kategorier av mänsklig erfarenhet, är spegelneuroner "live and kicking", sa Gallese. Nu återupplivar en ny generation socialneuroforskare arbetet med de övergivna cellerna för att undersöka hur neuroner med spegelegenskaper i hela hjärnan kodar för socialt beteende.

Uppgång och fall

En del av det som från början var så fascinerande med spegelneuroner var att de var påfallande malplacerade. I ett hjärnområde dedikerat till motorisk planering fanns här celler med unika egenskaper som svarade under perception. Utöver det tolkade Parma-forskarna sina resultat som bevis för vad som kallas "handlingsförståelse" i hjärnan: De hävdade att aporna kunde intuera vad en annan individ gjorde och att denna intuition löstes i en enda cell.

Spegelneuronen var därför ett "omedelbart tillgängligt sätt att förklara en mekanism som är helt och hållet mer komplex", sa Luca Bonini, en professor i psykobiologi vid universitetet i Parma som inte var involverad i den ursprungliga studien. Galvaniserade av denna tolkning började forskare projicera "förståelse" på valfritt antal celler som verkade spegellika.

Den entusiastiska fanfaren förvrängde studiet av spegelneuroner och störde forskarnas karriärer. I början av 2000-talet, kognitionsvetaren Gregory Hickok från University of California, Irvine, fann att nervceller i hjärnans motoriska områden relaterade till talproduktion blev aktiva när deltagarna lyssnade på tal. Även om det inte var ett chockerande fynd - "det är bara så systemet fungerar", sa Hickok - började andra forskare titta på hans resultat genom en spegel-neuronlins. Han visste att teorin inte kunde tillämpas på hans arbete. Ytterligare andra föreslog att när lyssnare uppfattade tal, "speglade" neuroner i den motoriska cortex det de hörde.

För att avvärja spegelneuronentusiaster började Hickok i början av sina forskningssamtal säga att hans arbete inte hade något att göra med spegelneuroner - ett val som oavsiktligt hamnade honom i centrum av debatten. År 2009, chefredaktören för Journal of Cognitive Neuroscience bjöd in Hickok att skriva en kritik av teorin. Han använde tal som ett testfall för att motbevisa det storslagna påståendet att spegelneuroner i den motoriska cortexen tillät en apa att förstå andras handlingar. Om, hävdade Hickok, det finns en enda neural mekanism som kodar för att producera en åtgärd och förstå den åtgärden, så borde skada på den mekanismen förhindra att båda inträffar. Hickok sammanställde en dokumentation av studier som visade att skador på talproduktionsområden inte stör talförståelsen. Uppgifterna, skrev han, "visar otvetydigt att spegelneuronteorin för taluppfattning är felaktig i någon stark form."

Den mycket citerade kritiken ledde till en bok avtal och, 2015, en inbjudan till offentlig debatt Gallese vid New York University Center for Mind, Brain and Consciousness. När de delade scenen för första gången var paret vänliga rivaler: två framstående vetenskapsmän som utbytte konkurrerande perspektiv med lite lätt retas, följt av leenden över öl.

Även om den konfrontationen var vänskaplig, var motreaktionen till spegel-neuronhypen det i allmänhet inte. Idag är Gallese fortfarande överraskad av den "bryslighet" han mötte i det vetenskapliga samfundet. "Jag tror inte att någon annan har granskats så djupt som vi," sa han. Och effekten på studiet av dessa hjärnceller har varit djupgående. Under åren sedan NYU-debatten har spegelneuroner gjort det tappade från vetenskaplig diskurs. Under 2013, på toppen av hypen, publicerade forskare mer än 300 artiklar med "spegelneuron" i titeln. År 2020 hade det antalet halverats, till färre än 150.

Spegelneuronen, omdefinierad

Avsnittet är en fallstudie i hur spänning kring vissa idéer kan förändra deras forskning. Gallese tillskrev nedgången i studier av spegelneuroner till kollektiv rädsla och självcensur. "[Forskare] är rädda [att] om de tar upp taggen 'spegelneuroner', kan papperet avvisas", sa han.

Som ett resultat har forskare antagit olika terminologi - "action activation network", till exempel - för att förklara spegelmekanismer i hjärnan. Termen "spegelneuron" har också blivit grumlig. I början var dess definition tydlig: Det var en motorisk cell som sköt under en rörelse och även under uppfattningen av samma eller liknande rörelse. Men när forskare rekryterade termen för att förklara sociala fenomen, blev definitionen svårhanterlig till den grad att den blev en "otestbar teori", sa Hickok.

Idag, efter en avkylningsperiod, muddrar socialneuroforskare cellerna från den biologiska smutsen. När de tittar bortom hjärnans motoriska områden, hittar de något som ser misstänkt ut som spegelneuroner. Förra året, ett team på Stanford University rapporterade i Cell upptäckten av neuroner som speglar aggression hos möss. Denna svit av celler avfyrade både när en mus betedde sig aggressivt och när den såg andra slåss. Eftersom cellerna blev aktiva i båda sammanhangen föreslog forskarna att de är spegelneuroner.

"Detta var det första exemplet som visade förekomsten av spegelneuroner i komplexa sociala hjärnområden," sa Emily Wu, en adjungerad biträdande professor i neurologi vid University of California, Los Angeles, som inte var involverad i forskningen.

Detta fynd bidrar till en växande bevisuppgift att neuroner bortom premotorisk cortex har spegelegenskaper när två djur interagerar socialt. Dessa samma celler brand under personliga handlingar eller känslor och som svar på att se andra ha samma upplevelser.

Tekniskt sett, enligt den ursprungliga definitionen, är dessa celler inte spegelneuroner, sa Hickok: Spegelneuroner är motorceller, inte sociala celler. Wu svettas dock inte med definitionerna. Snarare än att diskutera vad som är och inte är en spegelneuron, tycker hon att det är viktigare att katalogisera funktionella spegelegenskaper som kännetecknar celler var de än finns i hjärnan.

Målet skulle vara att beskriva hur utbredda dessa neuroner är och hur de på elektrofysiologisk nivå beter sig som de gör. Genom att göra det, rensar dessa forskare molnet av hype för att se dessa celler för vad de verkligen är.

Korrigering: April 2, 2024
En mening reviderades för att klargöra att Wu inte personligen katalogiserar spegelneuroner.